내가 만든 36LW6 PP

조회 수: 7329, 2013-03-02 12:38:55(2013-02-28)

최근 완성한 36LW6 PP 암프 사진 입니다.

초단은 캐소드 카플드 위상반전 회로이고 드라이버단은 차동 증폭기로 구성해 보았습니다. 

시간 나는대로 제작기사를 올려 보겠습니다.

36LW6 SET 암프의 성공적인 제작을 마치고 보니 같은 진공관으로 푸쉬플 암프를 만들어 보면 어떨까 하는 생각이 들었다.  싱글 암프를 선호하는 사람들은 푸쉬플 암프라면 시큰둥 하겠지만 싱글은 싱글대로 푸쉬플은 푸쉬플 대로 장단점이 있다는 생각이다.  마침 싱글 암프용 출력트랜스를 위해 구입해 두었던 C코아 한쌍이 남아 있어 푸쉬플 출력트랜스를 자작해 보기로 하고 프로젝트를 시작하였다.

 

본기의 설계 목표는 사용자가 장기간의 사용에서도 특별히 재조정할 필요가 없는 암프를 만들어 보자는 데에 있다.  잘 잊혀지고 있지만 푸쉬플 암프에서 가장 중요한 것은 DC  및 AC  발란스가 잘 맞아 있어야 한다는 점이다.  이는 트로이달 출력트랜스나 갭이 없는 R코아로 만든 출력트랜스를 채용한 경우에 특히 중요하다.  절단이 되어 있지 않는 코아를 채용한 출력트랜스들은 약간의 DC만으로도 포화될 가능성이 있다.

 

회로 설명

 

회로에서 보는 대로  초단은 6DJ8을 사용하여 캐소드 결합 위상반전 회로를 채용하였고 드라이버단은 5687을 사용한 차동 증폭기로 구성하였다.  출력단이 적어도 200V pp의 드라이버 전압을 요구하기 때문에 드라이버 단은 이 정도의 볼트에이지 스윙을 감당해 낼 수 있어야 한다.  5687은 풀레이트 특성곡선 상에서 볼 때, 이 정도의 볼트에이지 스윙을 감당할 수 있다고 판단하였다.

 

초단에  6DJ8을 채용한 이유는 이 관이 프레임 그릿드를 채용해서 쌍3극관의 발란스를 좀 더 쉽게맞출 수 있을 것이란 희망에서 채용해 보았다.  원래 초단과 드라이버단은 직결로 해서 DC결합 차동증폭기로 설계하였지만 예상과는 다르게 DC발란스를 맞추기 힘들어서 조정과정에서 RC결합으로 변경하였다.  많은 암프회로에서 DC결합 차동증폭기를 채용하고는 있지만 DC발란스를 맞추는데 요구되는 변수가 많아져서 실제구현은 매우 어려운 경우가 많은 것 같다.  더구나 가지고 있는6DJ8이 몇개 되지 않아 그 중에서 발란스가 잘 맞는 것들을 선별하여 쓸 수 있는 형편도 되지 못하고 한편으로 생각해 보니 진공관을 교체할 때마다 신경을 써야할 것 이니 원래 목적에 부합되지 않는 것 같아 직결회로는 포기하였다.

 

6DJ8초단의 캐소드-풀레이트간 전압은 대략 92V로 –2V 내외의 바이어스를 걸어 양극 전류는 7.5mA로 하였다. 드라이버 단은 바이어스 –10V 내외로 양극전류는 10mA 내외이다.

 

출력단은 물론 A급 동작으로 바이어스를 설정하였다.  캐소드 양극간 전압은 대략 400V로하고 80mA의 전류를 흘리도록 하였는데 이때 바이어스 전압은 대략  -100V 정도가 된다.  따라서 셀프바이어스로 하려면 대략 500V 정도의 공급 전압이 필요하다.   원래 설계에서는 캐소드 휘드백을 채용하였었으나 생각보다는 별 효과도 없었고 오히려 스퀘어웨이브 파형만 나빠져서 무궤환으로 변경하였다.  이렇게 된 이유는 아마도 휘드백 권선이 과도하게 감겨있어 궤환 양이 너무 많았던 것에 기인한다고 추측된다.  한편 출력측으로부터 입력측에 이르는 전체적 부궤환도 시도해 보았지만 성능상 개선이 미미하여 없애버렸다.  결과적으로 CCS를 채용한 것을 제외 한다면 본기는 전 회로가 특기할 것 없는 매우 평이한 무궤환 암프가 되었다. 

 

서두에서 언급한 대로 본기에서 특히 역점을 둔 것은 출력단의 DC발란스와 입력단의 AC발란스다. 모든 증폭단에 CCS를 채용한 것은 모두 이 발란스를 맞추어 주기 위함이다.  CCS는 또한 전원으로부터의 잡음을 차단해 주는 이점도 있다.

 

흔히 캐소드 카플드 위상반전회로는 (안발란스 입력시에) 입력이 들어가는 3극관 풀레이트에는 접지되는 3극관 풀레이트에 비해 항상 더 큰 전류가 흐르게 된다.  즉 본래적인 DC 안발란스가 존재하게 되는데 캐소드 저항을 크게하면 이 안발란스를 개선시킬 수 있다.  이런 측면에서 캐소드에 CCS를 채용한 것은 별도의 발란스를 잡아주는 가변저항기를 설치하지 않고도 발란스를 유지해 보려는데에 있다.   실제로 스코프 상에서 육안으로 관찰해 본 초단과 드라이버단의 출력파형들은 발란스가 매우 잘 맞아있다.

 

츨력단에서는 각 출력관 캐소드에 별도의 CCS를 설치하고 이를 AC적으로 결합시켜 주었다. 출력관의 풀레이트 전류는 전적으로 이 CCS에 의해 제어되는데 전류발란스는 1.0 mA 이내에서 조절되어 거의 완벽한 전류 발란스를 구현하였다.

 

본기에서 또 하나 특기할 것은 입력측에 발란스드 인풋 단자를 마련해 둔 점일 것이다.  필자의 CD풀레이어에는 발란스드 출력이 마련되어 있어 이를 사용하기 위한 것이다.  안발란스드 인풋을 사용할 때에는  발란스드 입력 XLR 커낵터의 1번과 3번을 쟘퍼로 연결하여 사용한다.

 

다른 특기할 사항은 크게 없지만 CCS를 구현할 때 방열에 상당한 신경을 써 주어야 한다.  초단과 드라이버단의 CCS에 흐르는 전류는  15mA, 20mA 정도로 전류치가 작아서 큰 문제는 없지만 출력단캐스드에는 각각 80mA의 전류가 흘러 방열에 특히 유의해야 한다.  충분히 큰 방열판을 사용하고 통풍이 잘 되도록 조치해야 할 것이다.  계산상으로 출력단 CCS는 각각 5W미만의 열을 분산시켜 주어야 하는 셈인데 생각보다 매우 뜨겁게 된다.  출력단 CCS의 부하저항에는 20옴(혹은 10옴) 정도의 저항을 달아주어 이 저항으로 전류 발란스를 첵크하도록 하였다.  이 두개의 저항은 실제 측정으로 잘 매치시켜서 골라써야 한다.  전류 발란스의 정확도는 이 저항치의 매치 정도에 따라 확보할수 있기 때문이다.

 

싱글 암프에서와 마찬가지로 전원부에는 정류관을 쓰지 않았다.  정류관을 고집하는 사람들도 많지만 필자는 실리콘 정류기도 큰 문제가 없다고 판단하고 있다.  싱글 암프에서도 썼지만 이번에도 고압 부분의 정류에는 모두 실리콘 카바이트 정류기를 사용하였다.  원래 SMPS의 고압 정류를 위해 구입해 둔 것이지만 이번 암프에도 써 보니 매우 좋은 것 같다.  바이어스 전원 정류도 고속 정류기를 채용하였다.  브리지 정류기를 사용하는 것 보다 훨씬 안심이 되는 것 같다.  디카풀링 회로에 사용한 모든 캐미콘들은 필림 캡으로 바이패스 시켜 주었고 B전원 출력부에는 4 마이크로 오일 캡으로 바이패스해 두었다.  얼마나 효과가 있을지 가늠해 보지는 않았지만 없는 것보다는 있는 것이 더좋을 것이란 생각이다.

 

제작

 

사진에서 볼 수 있는 대로 본기는 몸체를 나무로 만들고  암프 회로는 5인치 X 13.5인치의 알루미늄판에 구현하였다. 같은 크기의 다른 알루미늄 판에 출력트랜스와 전원트랜스, 쵸크, 필터용 콘덴사 등등을 내장하도록 하였다. 제작에 사용한 나무는 집 수리를 하고 남은 마루판을 이용하였고 전원부 덮개로 사용한 구멍 뚤린 철판은 사무실 환풍망에 사용하던 철판이다.  마루판은 폭이 5인치 짜리여서 중간판과 뒷판은 두장을 붙인다음 맞는 폭으로 켜서 사용하였다.  제대로 만들자면 이 중간판과 뒷판은 넓은 판을 사용하여 잇잠이 없이 한장으로 만드는 것이 좋을 것이다. 

 

여기에 사용한 전원트랜스와 쵸크는 모두 자작품이다.  전원트랜스는 본래 12V, 25A의 조명용 트랜스를 개조한 것이고 쵸크도 출처 불명의 트랜스를 모두 분해하여 쵸크로 개조한 것이다.  앞에서 언급한 대로 출력트랜스도 직접 감아서 만든 것이다.

 

중앙에 보이는 메터는 본래 DC발란스를 첵크하기 위해 마련한 것이지만 CCS로 출력단의 DC발란스를 맞추고 나니 별 필요가 없어졌다.  모양상 이 메터는 그대로 두고 출력단의 VU메터로 대용하였다.

 

성능

 

36LW6 싱글 암프에서는 한개의 출력관으로 11W가 넘는 출력을 얻어 거의 40%가 넘는 효율을 달성하였는데 그렇다면 이 암프는 적어도 22W이상의 출력이 나와야 할 것이다.  그러나 확실한 이유는모르겠지만 대략 18W의 출력을 얻고 있다.  한 때 (다른 출력트랜스를 가지고)  이 암프를 조정하는 과정에서 25W의 출력이 관찰된 때도 있었지만  (필자는 이 출력관으로 퓨쉬풀을 만들면 3극관 결합으로도30W도 가능하다고 생각한다.) 현재 상태에서는 18W밖에 나오지 않는다. 드라이버 단의 출력전압은 최대 120V (240V pp) 정도가 나온다.  따라서 드라이버 볼트에이지 스윙이 부족해서 출력이 제한을 받는 것은 아닌것 같다.  출력이 줄어들게 된 주 원인은 출력트랜스 때문인 것으로 추측하고있다.  아마도 출력트랜스의 권수비가 너무커서 (아니면 반대로 너무 작아서) 출력관 부하 임피던스가 너무 높았던 것 같다.  

현재 상태에서 공급전압은 500V정도이고 출력관의 양극전류는 80mA정도이다.  바이어스 전압은 대략 100V내외가 되니까 양극 입력은 32W가 되어 양극 효율은 30%가 채 되지 못한다.  양극손실이 싱글일 때 보다 대략 5W정도 커진 반면 효율이 떨어져서 그런지는 몰라도 암프는 싱글에 비해 상당히 뜨거워 지는 편이다.  그렇지만 EL34같은 출력관도 3극관 결합을 하면 최대 얻을 수 있는 출력이 16.5W정도이니까 그에 비하면 출력이 크다고 할 수도 있겠다. 그리고 출력에는 큰 관심을 기울이지 않고 있다.

 

이 암프는 결국 무궤환 암프가 되었는데 무궤환 상태로도 주파수 특성은 상당히 좋은 편이다. 고역은 대략 60KHz 까지 1~2dB 정도 이내이고 저역도 20Hz에서 1dB이내이다. 스퀘어 웨이브 테스트도 상당히 깨끗한 편이다. 스퀘어 웨이브 테스트에 관한 한 (무궤환 암프임에도 불구하고) 이 암프는 멕킨토시 275에 비해 별로 손색이 없다. 그런데 유감스럽게도 찌그러짐 특성은 연장이 없어 재지 못하였다.  

하여튼 육안으로 관찰하였을 때 전혀 찌그러짐이 없는 상태에서의 최대 출력이 18W였다.  하지만 이 출력을 넘어서면 파형이 상당히 급격히 찌그러지면서도 출력이 크게 증가하지 않는것으로 보아 약간의 찌그러짐을 허용한다 해도 출력을 더 크게 잡을 수는 없을 것 같다.  또 한가지 의문인 것은, 비록 부궤환은 걸지 않았지만 출력 임피던스가 싱글에 비해 별 차이가 없다는 것이다. 오히려 약간 높다. 싱글의 경우 0.6옴도 되지 않았는데 이 암프의 경우 정확하게 잰 것은 아니지만 대략 0.8옴 정도로 나온다.

 

싱글 암프와 비교

 

결국 암프는 음질로 말한다.  같은 출력관을 사용한 싱글과 푸쉬플의 소리는 어떻게 다를까?  음질이 분명히 같지는 않다. 그러나 어느  암프가 더 좋다 나쁘다는 딱히 말하기 힘들 것 같다.  음악에 따라, 그때 기분에 따라 그 선호도가 달라질 것이라고 생각된다.  그러나 매우 미묘하기는 하지만 약간의 일반론을 펼 수는 있을 것 같다.

 

싱글암프에 비해 이 퓨쉬플 암프는 음역이 약간은 넓은 것 같다.  저역도 약간은 더 풍부한 것 같고 고역은 조금 더 두드러지게 생생하게 들린다.  그러면서도 소리가 약간은 차다는 느낌이 든다.  반면 싱글 암프는 소리가 따스하다는 느낌이 난다.

 

악기로 비교한다면 싱글암프는 목관 악기의 소리가 나고 푸쉬플을 금관악기의 소리 같기도 하다. 그림으로 비교한다면 푸쉬플은 초점이 잘 맞은 사진 같기도 하고 싱글은 인상파 그림 같기도 하다. 이러나 그 차이는 아주 작아서 바로 그 자리에서 AB테스트를 해서 비교한다면 모를까 그냥 한 암프만 계속해서 듣고 있으면 싱글암프라도 고역이나 저역이 미진하다는 느낌은 별로 들지 않는다.

 

이 암프는 비교적 저렴한 죠단 모듈 스피커 (JS92)도 풍부하게 들리는 저역과 쇳소리가 선명하게 들리는 고역까지 소리를 잘 나게 한다.  40년도 넘은 JBL  L100 센츄리 스피커도 부드러운 소리를 낸다.  본래 이 스피커는 소란스럽고 너무 브라이트 하다는 정평이 있지만 이 암프나 36LW6 싱글암프에 물려서 들으면 소란스럽다는 느낌은 들지 않는다. CD 한장 전체를 앉은 자리에서 듣고 있어도 피로감이 들지 않는다.  

이 암프 프로젝트도, 출력이 예상보다 적게 나오기는 하지만 성공작으로 평가하고 싶다.  이는 물론 출력관의 직선성이 우수하고 내부저항이 작다는 사실에 기인하는 바가 크다고 생각한다.  누가 만들어도 질 좋은 출력트랜스만 사용한다면 웬만한 암프보다 더 소리가 좋은암프가 될 것이다.  마크 레빈슨이나 맥인토시가 전혀 부럽지 않은 암프다.  그리고 일제 300B 하나의 값이면 이 암프를 충분히 제작하고도 남을 비용일 것이다.